JP2023523595A

JP2023523595A - バッテリーパック用の貫通コネクタ、バッテリーパック、および、バッテリーパック用の気密封止可能ケーシングに少なくとも１つのガスを導入するための方法

Info

Publication number: JP2023523595A
Application number: JP2022564426A
Authority: JP
Inventors: セバスチャン・ジョフロワ; ローナン・ラクール
Original assignee: ブルー・ソリューションズ・カナダ・インコーポレイテッド
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2023-06-06
Also published as: EP4139989A1; KR20230003537A; CN115485930A; US20210336375A1; WO2021212224A1; CA3173691A1; US11456558B2

Abstract

気密ケーシングを有するバッテリーパック用の貫通コネクタが開示される。貫通コネクタは、気密電気部、第１のコネクタ部を規定する第１の本体部、第１の本体部の反対側の第２の本体部、および第２の本体部に接続され第２の本体部から径方向に突き出るフランジを含む本体を有する。貫通コネクタは、第１のコネクタ部に選択的に接続される第２のコネクタ部、およびフランジの係合面に当接し、貫通コネクタとケーシングの間に気密封止を実現するように構成されるガスケットをも有する。第１の本体部と第２のコネクタ部とのうちの少なくとも１つが、ケーシングの中へおよびケーシングからのガス交換を可能にするための少なくとも１つの凹部を規定する。貫通コネクタを有するバッテリーパック、および、バッテリーパック用の気密封止可能なケーシングに少なくとも１つのガスを導入するための方法も開示される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その全体が本明細書に参照によって組み込まれる、「Pass-Through Connector for a Battery Pack, Battery Pack, and Method for Introducing at Least One Gas in a Hermetically Sealable Casing for a Battery Pack」という題名の、２０２０年４月２２日に出願された米国仮特許出願第６３／０１３，７８０号に対する優先権を主張する。

本技術は、バッテリーパック用の貫通コネクタ、貫通コネクタを有するバッテリーパック、および、貫通コネクタを使用するバッテリーパック用の気密封止可能ケーシングに少なくとも1つのガスを導入するための方法に関する。

電気車両で使用されるものなどといったバッテリーパックは、典型的には直列に接続される複数の高電圧バッテリーを含む。電気車両中のバッテリーパックの合計電圧は、すべてのバッテリーが一緒に接続されると、最高４００ボルトに達する可能性がある。

いくつかの場合に、バッテリーは、ケーシングの中に受け入れられる。ケーシングは、気密封止され、不活性ガス混合物で満たされて、ケーシングに含まれるバッテリーおよび／または構成要素の酸化を防ぐ。適切な流量でケーシングからガスを取り除き、ケーシングにガスを導入し、その後、ケーシング内に導入したガスを気密封止するのは困難な場合がある。

また、バッテリーは、ケーシングの気密封止を維持しながら、ケーシングの外側に配置される構成要素に電気的に接続する必要がある。この点に関し、ケーシングの内側に配置される電気電子構成要素をケーシングの外側に配置される他の電気電子構成要素と接続するため、貫通コネクタが開発されている。しかし、そのような貫通コネクタは、それらの製造コスト、組立の複雑さ、および、貫通コネクタを介してケーシングからガスが漏れる可能性を増加させる複雑な特徴を有する傾向がある。

したがって、これらの問題を低減することができる貫通コネクタの要望がある。

従来技術に存在する不都合のうちの少なくともいくつかを改善することが、本技術の目的である。

本技術の１つの態様によれば、気密ケーシングを有するバッテリーパック用の貫通コネクタが提供される。貫通コネクタは、本体、第２のコネクタ部、およびガスケットを有する。本体は、気密電気部、第１の本体部、第２の本体部、およびフランジを有する。気密電気コネクタは、第１および第２の側を有する。第１の本体部が、気密電気コネクタの第１の側と同じ側にある第１のコネクタ部を規定する。第２の本体部は、第１の本体部の反対側にあり、気密電気コネクタの第２の側と同じ側にある。フランジは、第２の本体部に接続され、第２の本体部から径方向に離れて突き出る。フランジは、係合面を有する。第２のコネクタ部は、第１のコネクタ部を介して本体に選択的に接続することができる。第１の本体部および第２のコネクタ部のうちの少なくとも１つが、ケーシングの中へおよびケーシングからのガス交換を可能にするための少なくとも１つの凹部を規定する。ガスケットがフランジの係合面に対して当接する。ガスケットは、第２のコネクタ部を第１のコネクタ部に接続し、ガスケットをケーシングに対してフランジで弾性圧縮することによって、貫通コネクタとケーシングの間に気密封止を実現するように構成される。ガスケットは、第１の本体部と、フランジと同じ側にある。

いくつかの実施形態では、第１のコネクタ部が雄ネジを有し、第２のコネクタ部が、雄ネジと相補型の雌ネジを有する。第２のコネクタ部が第１のコネクタ部にネジ込まれ、ガスケットがケーシングに対してフランジによって弾性圧縮されると、ガスケットがフランジの係合面に当接し、貫通コネクタをケーシングに気密封止する。

いくつかの実施形態では、気密電気コネクタは、本体に接続される隔壁を有する。隔壁は、複数のスルーホールを規定する。隔壁は、第１の本体部と同じ側にある第１の側、および第２の本体部と同じ側にある第２の側を有する。気密電気コネクタは、複数のスルーホールを通過し、隔壁の第１および第２の側から離れるように突き出る複数のコネクタピンをも有する。

いくつかの実施形態では、第１の本体部は、隔壁から突き出る少なくとも１つの第１の側壁を有する。少なくとも１つの第１の側壁が、隔壁の第１の側に配設される第１の空洞を規定する。複数のコネクタピンが第１の空洞中に延びる。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第１の側壁が第１の高さを有する。複数のコネクタピンのうちの各コネクタピンが、第１の空洞中に配設されるコネクタピンの第１の自由端と、隔壁の第１の側と、の間に規定される第１のピン高さを有する。第１の高さは、第１のピン高さより高い。

いくつかの実施形態では、第２の本体部が、隔壁から突き出る少なくとも１つの第２の側壁を有する。少なくとも１つの第２の側壁が、隔壁の第２の側に配設される第２の空洞を規定する。複数のコネクタピンが第２の空洞中に延びる。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第２の側壁が第２の高さを有する。複数のコネクタピンのうちの各コネクタピンが、第１の自由端の反対側の第２の自由端の間に規定される第２のピン高さを有する。第２の自由端は、第２の空洞の中で隔壁の第２の側に配設される。第２の高さは、第２のピン高さより低い。

いくつかの実施形態では、第２の空洞は、複数のコネクタピンを本体に接着し、複数のコネクタピンと複数のスルーホールとの間の空間を気密封止するために接着剤で少なくとも部分的に満たされる。

いくつかの実施形態では、本体、第２のコネクタ部、およびガスケットは、電気絶縁材料でできている。

いくつかの実施形態では、本体は、射出成型された高分子材料から形成され、フランジは、係合面上に合わせ目がない。

いくつかの実施形態では、ガスケットは、Ｘリングシールである。

いくつかの実施形態では、第２のコネクタ部が第１のコネクタ部に接続され、ガスケットが貫通コネクタをケーシングに気密封止するとき、ガスケットは、１０～２５％だけ弾性圧縮される。

いくつかの実施形態では、第２の本体部は、ケーシングに当接するための肩面を有する径方向に延びる肩を規定する。フランジは、肩から径方向に離れて延びる。フランジの係合面と肩面との間の軸方向距離は、ガスケットの未圧縮の軸方向寸法の７５％より長い。

いくつかの実施形態では、フランジの係合面と肩面の間の軸方向距離は、ガスケットの未圧縮の軸方向寸法の８３％以上である。

いくつかの実施形態では、第１の本体部は、貫通コネクタを受け入れるように構成されたバッテリーパックのケーシング中に規定される開口中に挿入するように構成される、径方向に延びる多角形フランジを有する。

いくつかの実施形態では、多角形フランジは八角形の形状を有する。

いくつかの実施形態では、第１の本体部は、少なくとも１つの穿孔を規定する。穿孔は、少なくとも１つのネジ式留め具を受け入れるように構成される。

いくつかの実施形態では、第１の本体部は、隔壁から離れて延びる、少なくとも１つの案内突起を有する。少なくとも１つの案内突起は、電子回路基板を、複数のコネクタピンと動作可能に接続するために位置決めするように構成される。電子回路基板は、少なくとも１つの穿孔を介して第１の本体部に少なくとも１つのネジ式留め具によって接続するように構成される。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの凹部を規定する、第１の本体部および第２のコネクタ部のうちの少なくとも一方は、第１の本体部である。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの凹部は、第１の本体部の径方向外側面によって少なくとも部分的に規定される。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの凹部が、第１の凹部および第２の凹部を含む。

本技術の別の態様では、ケーシング、少なくとも１つのセル、上記の態様にしたがった、または、上記の態様および上記の実施形態のうちの１つ以上にしたがった貫通コネクタ、ならびに、少なくとも１本のケーブルを有するバッテリーパックが提供される。少なくとも１つのセルは、アノードおよびカソードを有する。少なくとも１つのセルは、ケーシングの内側に配設される。貫通コネクタは、ケーシングを通して接続され、延びる。少なくとも１本のケーブルは、少なくとも１つのセルとケーシングの内側の貫通コネクタの間に電気的に接続される。

本技術の別の態様では、バッテリーパック用の気密封止可能ケーシングに少なくとも１つのガスを導入するための方法が提供される。方法は、ケーシングに固定されケーシングを通って延びる貫通コネクタを緩めるステップを含む。貫通コネクタは、貫通コネクタのフランジとケーシングの内面との間に配設されるガスケットを有する。ガスケットは、貫通コネクタが挿入されるケーシングの開口を囲む。貫通コネクタを緩めることで、ガスケットとケーシングの内面との間の、ガスの通過が可能になる。方法は、貫通コネクタを緩めるステップの後に、貫通コネクタによって規定されケーシングの外側に配設される凹部を介して、ケーシング中に含まれるガスを除去するステップをも含む。除去されるガスは、ケーシングから、ガスケットを超えて、凹部を通って順次流れる。方法は、ケーシング中に含まれるガスを除去するステップの後に、少なくとも１つのガスをケーシングの中に凹部を介して導入するステップをも含む。導入される少なくとも１つのガスは、凹部を通り、ガスケットを超えてケーシングの中へ順次流れる。方法は、少なくとも１つのガスを導入するステップの後に、貫通コネクタを締めて、フランジとケーシングの内面の間でガスケットを弾性圧縮し、ケーシング中の開口を通り貫通コネクタ中の凹部を通るガスの通過を防止する気密封止を形成するステップをも含む。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つのガスは不活性ガスである。

本技術の実施形態は、各々が、上記で言及した目的および／または態様のうちの少なくとも１つを有するが、必ずしもそれらのすべてを有するわけではない。上記で言及した目的を達成する試みから得られた本技術のいくつかの態様は、この目的を満たさない場合があり、および／または、本明細書で具体的に述べられない他の目的を満たす場合があることを理解されたい。

本技術の実施形態の、追加および／または代替の特徴、態様、および利点は、以下の記載、添付図面、および添付の請求項から明らかとなろう。

本技術ならびに他の態様およびそのさらなる特徴をより良好に理解するため、添付図面と一緒に使用されるべき以下の記載への参照が行われる。

バッテリーパックの前部の、前面、上部、左側の部分的分解図である。図１の線２－２から取られた、図１のバッテリーパックの貫通コネクタの断面図である。図２の貫通コネクタの本体、コネクタピン、およびガスケットの底部、前面、左側から見た斜視図である。図３の本体およびコネクタピンの左側立面図である。図３の本体およびコネクタピンの前面立面図である。図５の線６－６から取られた図３の本体およびコネクタピンの断面図である。図３の本体およびコネクタピンの上部、前面、左側から見た、分解斜視図である。図３の本体の上部、前面、左側から見た、斜視図である。図８の本体の上部、後面、右側から見た、斜視図である。図３のガスケットの前面立面図である。図１０の線１１－１１から取られた図１０のガスケットの断面図である。図２の貫通コネクタのナットの上部、前面、左側から見た、斜視図である。図１２のナットの底部、後面、左側から見た、斜視図である。図１のバッテリーパック用のケーシングの中に少なくとも１つのガスを導入するための方法を図示する図である。

この詳細な説明は、本技術の説明用の例の記載であることが意図される。

本技術は、本体１１０、ガスケット３００、およびナット３５０を有する貫通コネクタ１００に関する。貫通コネクタ１００は、気密ケーシング５０に接続されると、電気コネクタ１３０を通して、内部回路基板１６を外部電気回路基板１８またはコネクタ１３０への接続に好適な任意の他の電気もしくは電子構成要素に電気的に接続する一方で、ケーシング５０の中へおよび外へのガスの流れを可能にすることができ、またはケーシング５０を気密封止することができる。貫通コネクタ１００は、バッテリーパック１０に関連して記載されるが、貫通コネクタ１００は、ガス交換および／または気密封止を必要とする他のケーシングで使用できることも意図される。

図１を参照して、ケーシング５０および貫通コネクタ１００を含むバッテリーパック１０が記載される。ケーシング５０は、内側５２および外側５４を有する。バッテリーパック１０は、内側５２に、複数のセル１２を有する。セル１２の各々がアノードおよびカソードを有する。セル１２は、ケーシング５０の内側に配設される。より具体的には、セル１２は、ケーシング５０の内側にスタックされる。ケーブル１４がセル１２を貫通コネクタ１００に内部回路基板１６を通して接続する。

バッテリーパック１０は、２つのパワーポスト２０をも有する。パワーポスト２０のうちの１つは、正の電気極性を有し、他のパワーポスト２０は、負の電気極性を有する。パワーポスト２０の各々が、導体２２、内部ガスケット２４、接続部２６、外部ガスケット２８、およびナット３０を有する。導体２２の各々がバスバー３２に接続される。バスバー３２は、セル１２をパワーポスト２０に接続する。パワーポスト２０のうちの１つのバスバー３２は、活性化の際に、それが接続されるバスバー３２を破壊するように構成される火工デバイス３４に接続される。この安全用の特徴が、ある条件下で、バッテリーパック１０を通って流れる電流を遮断する。

ケーシング５０は、前面カバー５５を有する。前面カバー５５は、ケーシング５０の残りの部分に溶着され、それによって、気密接合を形成する。前面カバー５５は、全体的に八角形のケーシング開口５６および２つの八角形のケーシング開口５７を規定する。ケーシング開口５６、５７が五角形または六角形などといった別の形状を有することができることが意図される。ケーシング開口５６は、下記でより詳細に記載されるように、それを通して貫通コネクタ１００を受け入れる。ケーシング開口５７の各々は、それを通して、パワーポスト２０の１つを受け入れる。外側５４で、ナット３５０が貫通コネクタ１００の本体１１０に接続し、ナット３０が、ケーシング開口５７を通って延びるパワーポスト２０の接続部２６に接続する。

図２および図３を参照して、貫通コネクタ１００がより詳細に記載される。上記で述べたように、貫通コネクタ１００は、本体１１０、ガスケット３００、およびナット３５０を有する。貫通コネクタ１００は、ケーシング５０のケーシング開口５６の中に受け入れられるように構成される。本体１１０は、本体部１８０および本体部１８０の反対側の本体部２５０を有する。貫通コネクタ１００がケーシング５０に取り付けられると、本体部１８０の特徴がケーシング５０の内側５２上になり、本体部２５０の特徴がケーシング５０の外側５４上になる。本体部２５０は、下記で記載されるように、ナット３５０を選択的に接続することができるコネクタ部２６０を規定する。（図３、図７、および図８中に最も良好に見える）２つの軸方向に延びる凹部２７０が本体部２５０の中に規定される。下記でより詳細に説明されるように、凹部２７０は、ナット３５０がコネクタ２６０に固く接続されないとき、ケーシング５０の中へおよびケーシング５０からのガス交換を可能にする。本体１１０は、本体部１８０に接続され、本体部１８０から径方向に突き出るフランジ１２０をも有する。ガスケット３００は、ケーシング５０の内側にあり、フランジ１２０と前面カバー５５との両方に当接する。ナット３５０がコネクタ部２６０に固く接続されると、ガスケット３００は、フランジ１２０と前面カバー５５の間で弾性圧縮され、このことによって、ガスケット３００が、貫通コネクタ１００と、ケーシング開口５６を囲む前面カバー５５の内側の部分との間に気密封止を実現させる。バッテリーパック１０は、ケーシング５０中に封止される不活性ガス混合物を有する。不活性ガス混合物は、バッテリーパック１０内のセル１２および／または他の構成要素の酸化を防ぐ。気密封止を行うことによって、不活性ガス混合物がケーシング５０から出るのを防ぎ、他のガスがケーシング５０に入るのを防ぐ。

本体１１０、ガスケット３００、およびナット３５０は、電気絶縁材料でできている。いくつかの実施形態では、本体１１０、ガスケット３００、およびナット３５０のうちの１つ以上が電気絶縁材料で作ることができないことが意図される。本実施形態では、本体１１０は、射出成型された高分子材料から形成される。しかし、本体１１０を、鋳造または３Ｄプリントなどといった他の方法で形成できることが意図される。貫通コネクタ１００およびその様々な構成要素は、下記でより詳細に記載される。

図４から図９を参照して、貫通コネクタ１００の本体１１０がさらに詳細に記載される。本体１１０は、気密電気コネクタ１３０、本体部１８０、および本体部２５０を有する。

電気コネクタ１３０は、側面１３１および側面１３２を有する（図６中に最も良好に見える）。電気コネクタ１３０は、本体１１０に接続される隔壁１４０を有する。隔壁１４０は、区画側１４１および区画側１４２を有する。区画側１４１は、本体部１８０および側面１３１と同じ側にあり、区画側１４２は、本体部２５０および側面１３２と同じ側にある。隔壁１４０は、３２個のスルーホール１４５を規定する。電気コネクタ１３０は、スルーホール１４５を通して挿入される３２個のコネクタピン１４６をも有する。コネクタピン１４６の各々は、それぞれ、側面１３１に配置される自由端１４７および側面１３２に配置される自由端１４８を有する。組み立てたとき、コネクタピン１４６は、区画側１４１、１４２から離れて突き出る。別のタイプの電気コネクタ１３０が使用される場合、コネクタピン１４６の数およびスルーホール１４５の数を変えることができることが意図される。本実施形態では、貫通コネクタ１００が２つのオスコネクタを実現する（すなわち、ピン１４６は、隔壁１４０の両側に延びる）。他の実施形態では、貫通コネクタ１００が、２つのメスコネクタ、または、１つのオスコネクタと１つのメスコネクタとを実現できることが意図される。電気コネクタ１３０およびそれをどのようにして本体１１０に接続するかが、下記でさらに詳細に記載される。

図９中に最も良好に見えるように、本実施形態では、本体部１８０は、区画側１４１から始まり、本体部２５０から離れて突き出る、上側壁１８２、左側壁１８５、右側壁１９２、および下側壁１９５を有する。壁１８２、１８５、１９２、１９５は、隔壁１４０から一般的に同じ距離突き出て、そのため、隔壁１４０から壁１８２、１８５、１９２、１９５の後端を測定した共通の側壁高１９８を有する（図６）。壁１８２、１８５、１９２、１９５は、一般的に矩形形状を形成する。他の実施形態では、円形、五角形、または別の形状を形成することができる、より多いまたは少ない壁があってよいことが意図される。壁１８２、１８５、１９２、１９５は、区画側１４１と同じ側に側面空洞２００を規定する。本体部１８０は、隔壁１４０に隣接して、上側壁１８２および下側壁１９５から側面空洞２００の内側に延びる２つのリブ２０５を有する。リブ２０５の端部間に空間が規定される。側面空洞２００は、隔壁１４０からリブ２０５の後側に延びる内部２０２を有する。リブ２０５の左側に１６のスルーホール１４５が、リブ２０５の右側に１６のスルーホール１４５がある。

本体部１８０は、空洞２００の外側に２つの円形突起２１０をも有する。円形突起２１０のうちの１つは、左側壁１８５の外壁面に隣接し、他の円形突起２１０は、右側壁１９２の外壁面に隣接する。２つの円形突起２１０は、隔壁１４０から始まり、本体部２５０から離れて軸方向に延びる。円形突起２１０は、隔壁１４０からそれらの後端を測定した、側壁高１９８と一般的に同じである高さを有する。いくつかの実施形態では、ただ１つの円形突起２１０が存在してよいことが意図される。他の実施形態では、３つ以上の円形突起２１０があってよい。円形突起２１０を省略してよいことも意図される。

フランジ１２０は、第２の本体部１８０に接続され、第２の本体部１８０から径方向に離れて突き出る。フランジ１２０は、円環形状を有する。フランジ１２０は、ガスケット３００を係合する係合面１２２を有する。射出成型プロセスで使用される金型は、係合面１２２に合わせ目がないように設計され、それによって、ガスケット３００と係合面１２２の間の封止が改善される。

本実施形態では、本体部１８０が、肩２２０を規定する。肩２２０が本体部１８０から径方向に離れて延びる一方で、フランジ１２０は、肩２２０が接続され、肩２２０から径方向に離れて延びる。肩２２０は、フランジ１２０より小さい直径であるが、ケーシング開口５６より大きい直径を有する。肩２２０はまた、下記でより詳細に記載されるように、貫通コネクタ１００がケーシング５０に固く接続されるときに、前面カバー５５の内側５２に対して当接する肩面２２２を有する。肩２２０は、肩高２２４を有する（図６）。肩高２２４は、係合面１２２から肩面２２２に軸方向に測定される。下記でより詳細に記載されるように、肩高２２４は、ガスケット３００の圧縮率に依存してよい。

依然として図４から図９を参照して、本体部２５０は、径方向に延びる多角形フランジ２５２を有する。多角形フランジ２５２は、肩２２０に接続される。本実施形態では、多角形フランジ２５２は、八角形フランジ２５２である。他の実施形態では、多角形フランジ２５２は、五角形または六角形などといった別の形状を有することができることが意図される。より詳細に下記で述べられるように、多角形フランジ２５２は、ケーシング開口５６の中に受け入れられる。

本体部２５０は、隔壁１４０から始まり、本体部１８０から離れて突き出て、円の形状を形成する側壁２５４をさらに有する。他の実施形態では、側壁２５４が矩形形状などといった別の形状を有することができることが意図され、したがって、１つより多い側壁２５４が存在できることが意図される。側壁２５４は、隔壁１４０から側壁２５４の前端で測定される側壁高２５５を有する（図６）。側壁２５４はまた、内壁面２５５および外壁面２５６を有する。側壁２５４は、隔壁側１４２と同じ側にある側面空洞２５８を規定する。

雄ネジ２５９が外壁面２５６上に規定される。下記でより詳細に説明されるように、側壁２５４および雄ネジ２５９が一緒にコネクタ部２６０を形成する。

２つの凹部２７０は、外壁面２５６上および多角形フランジ２５２上に軸方向に規定される。したがって、２つの凹部２７０は、雄ネジ２５９を含む、本体部２５０全体に沿って、軸方向に規定される。凹部２７０が他の方法で規定できることが意図される。たとえば、いくつかの実施形態では、ただ１つの凹部２７０があってよい。他の実施形態では、３つ以上の凹部２７０があってよい。

本体部２５０は、側面空洞２５８の内側に配置される２つの案内突起２７２をも有する。案内突起２７２のうちの１つが側面空洞２５８の上側に位置決めされ、他の案内突起２７２が側面空洞２５８の下側に位置決めされる。２つの案内突起２７２は、隔壁１４０から始まり、本体部１８０から離れて軸方向に延び、内壁面２５５に隣接する。案内突起２７２は、側壁高２５５より高い高さを有し、したがって、案内突起１７２が、側壁２５４の前端を超えて突き出る。いくつかの実施形態では、ただ１つの案内突起２７２が存在してよいことが意図される。他の実施形態では、３つ以上の案内突起２７２があってよい。案内突起２７２を省略してよいことも意図される。

本体部２５０は、側面空洞２５８の内側に配置される２つの円形突起２７４をも有する。円形突起２７４のうちの１つが側面空洞２５８の左側に位置決めされ、他の円形突起２７４が側面空洞２５８の右側に位置決めされる。２つの円形突起２７４は、隔壁１４０から始まり、本体部１８０から離れて軸方向に延び、内壁面２５５に隣接する。円形突起２７４は、側壁高２５５に等しい突起高を有し、したがって、円形突起２７４が、側壁２５４の前端と同一高となる。円形突起２７４は、円形突起２１０と同心である。いくつかの実施形態では、ただ１つの円形突起２７４が存在してよいことが意図される。他の実施形態では、３つ以上の円形突起２７４があってよい。円形突起２７４を省略してよいことも意図される。

２つの円形突起２７４の各々が、先細穿孔２７６を規定する。円形突起２７４の数が異なる実施形態において、穿孔２７６の数がそれにしたがって変わることが意図される。円形突起２７４が省略される実施形態では、穿孔２７６は、側壁２５４の中などといった、本体１１０上の他の場所に規定できることも意図される。穿孔２７６は、円形突起２７４の頂部から、隔壁１４０を過ぎて円形突起２１０の中に延びるように規定される。下記で記載されるように、穿孔２７６は、ネジ式留め具６２を受け入れるように構成される。

ここで図２、図６、および図７を参照して、電気コネクタ１３０がより詳細に記載される。

側面空洞２００を通って延びるコネクタピン１４６の部分は、区画側１４１からそれらの自由端１４７で測定されるピン高１５１を有する（図６）。図２、図４、および図６で見ることができるように、コネクタピン１４６のピン高１５１は、コネクタピン１４６が壁１８９、１８５、１９２、１９５の後端を超えて延びるように、側壁高１９８より高い。

側面空洞２００は、エポキシ２０１で部分的に満たされる（図６中に最も良好に見える）。他の実施形態では、別の充填剤を使用できることが意図される。エポキシ２０１は、空洞の内部２０２を完全に満たす。エポキシ２０１は、コネクタピン１４６を本体１１０に接着し、またコネクタピン１４６とそれらの対応するスルーホール１４５との間に存在する任意の空間を気密封止する。

側面空洞２５８を通って延びるコネクタピン１４６の部分は、区画側１４２からそれらの自由端１４８で測定されるピン高１５３を有する（図６）。コネクタピン１４６のピン高１５３は、コネクタピン１４６が側壁２５４の前端を超えて延びないように、側壁高２５５より低い。

ここで図１０および図１１を参照して、ガスケット３００がより詳細に記載される。ガスケット３００は、未圧縮の軸方向高さ３０４を有するＸリングシール３００である。しかし、他の実施形態では、Ｏリングシールまたは角リングシールなどの別のタイプのリングシールを使用できることが意図される。Ｘリングシール３００の内径は、本体１１０の肩２２０と前面カバー５５のケーシング開口５６の両方を囲むのに十分なだけ大きい。Ｘリングシール３００の外径は、フランジ２５２の外径より小さい。図１１中に最も良好に見えるように、Ｘリングシール３００は、内径と外径の間でガスケット３００の両側に規定される凹部３０２に起因して、Ｘの形状に似た断面を有する。

ここで図１２および図１３を参照して、ナット３５０がより詳細に記載される。本実施形態では、ナット３５０は、コネクタ部２６０に選択的に接続されるコネクタ部３５０である。ナット３５０は、本体３６０およびフランジ３７０を有する。本体３６０は六角形形状を有し、雌ネジ３６２を規定する。下記でより詳細に説明されるように雌ネジ３６２は雄ネジ２５９と相補的である。フランジ３７０は、本体３６０から離れて径方向に延び、平坦な端部３７２で円形の輪郭を有する。フランジ３７０はまた、後部ケーシング係合面３７４を有する。

図２を参照して、ここでケーシング５０への貫通コネクタ１００の接続が記載される。セル１２が内部回路基板１６に接続され、内部回路基板１６が電気コネクタ１３０に接続され、電気コネクタ１３０が本体１１０に接続される。

ガスケット３００が肩２２０を囲み、フランジ１２０の係合面１２２を係合する。ガスケット３００は、前面カバー５５とフランジ１２０との間に配設される。

本体１１０がケーシング開口５６の中に受け入れられる。より正確には、多角形フランジ２５２がケーシング開口５６の中に受け入れられる。多角形フランジ２５２とケーシング開口５６との両方が対応する八角形形状を有すると仮定すると、多角形フランジ２５２がケーシング開口５６の中に一度受け入れられると、貫通コネクタ１００は、前面カバー５５に対して回転可能に固定される。上記で述べたように、他の実施形態では、ケーシング開口５６と多角形フランジ２５２との形状が異なってよいことが意図される。この特徴を省略してよいことも意図される。

ナット３５０は、ここで、コネクタ部２６０に、それらの相補的な雌ネジ３６２、雄ネジ２５９を介して接続される。コネクタ部１６６、３５０を互いに接続する方法が、本実施形態で示されるネジ込み接続と異なってよいことが意図される。接続は、たとえば、サークリップ、クレビスピン、または別のタイプの接続であってよい。ナット３５０をコネクタ部２６０に締めることによって、ガスケット３００を弾性圧縮し、このことによって、気密封止が実現される。本シナリオにおいて、ケーシング５０への貫通コネクタ１００の最初の組立の期間に、ケーシング５０は、以降では大気ガス混合物と呼ばれる、バッテリーパック１０が組み立てられる場所に存在した何らかのガス混合物で自然に満たされる。

ここで、外部電気回路基板１８は、外部電気回路基板１８がコネクタピン１４６に電気的に接続することができるように、外部電気回路基板１８を位置決めするように構成される案内突起２７２のおかげ、ならびに、穿孔２７６の中にネジ式留め具６２を固定することにより外部電気回路基板１８を本体部２５０に固定するネジ式留め具６２のおかげで、電気コネクタ１３０および本体部２５０に接続される。いくつかの実施形態では、外部電気回路基板１８が、貫通コネクタ１００に、接着剤でまたはクリップを介してなど別様に接続できることが意図される。

ここで図14を参照して、貫通コネクタ100を有するバッテリーパック10のケーシング50の中にガスを導入するための方法が説明される。本方法は、自動制御器、操作者、または両方の組合せによって実行できることが意図される。

方法は、ステップ４００で開始し、貫通コネクタ１００が緩められる。貫通コネクタ１００は、コネクタ部２６０からナット３５０をねじ戻すことによって緩められる。ナット３５０がねじ戻されると、気体除去供給デバイス（図示略）が覆って配設されて貫通コネクタ１００およびケーシング５０の外側のケーシング開口５６を取り囲み、その結果、ガスは、唯一、気体除去供給デバイスを通してケーシング５０を出入りすることができる。いくつかの実施形態では、ナット３５０は、気体デバイスによってねじ戻すことができる。ナット３５０が一度ねじ戻されると、ガスケット３００はもはや弾性圧縮されず、したがって、貫通コネクタ１００とケーシング５０は、もはや気密封止されない。

次いで、ステップ４１０において、ケーシング５０の内側の大気ガス混合物が除去される。大気ガス混合物は、気体除去供給デバイスおよび凹部２７０のおかげで、ケーシング５０から除去される。もはや気密封止が行われないので、気体除去供給デバイスがケーシング５０の内側から大気ガス混合物を除去することが可能である。大気ガス混合物は、ケーシング５０の内側５２から、ガスケット３００、およびナット３５０と本体部２５０との間を過ぎて凹部２７０を通り、ケーシング５０の外側５４に流れる。最終的に、ケーシング５０中のすべての大気ガス混合物が除去されると、ケーシング５０内に真空が形成される。

次いで、ステップ420において、ガスがケーシング50の中に導入される。ガスは、ケーシング50の中に気体除去供給デバイスを通して導入される。本実施形態では、導入されるガスは、ヘリウムという不活性ガスである。上記で説明したように、不活性ガスは、ケーシング50内のバッテリーパック10および/またはその構成要素の酸化を防ぐために導入される。他の実施形態では、ヘリウムの代わりに、別の不活性ガスまたは不活性ガス混合物をケーシング50の中に導入できることが意図される。さらに別の実施形態では、非不活性ガスをケーシング50の中に導入することができる。ステップ410と同様に、気体除去供給デバイスおよび凹部270のおかげで、ヘリウムがケーシング50に導入される。導入されるヘリウムは、凹部270を通り、ガスケット300を超えて、ケーシング50の内側52に流れる。本実施形態では、ヘリウムの圧力が大気圧を超えるまでヘリウムがケーシング50の内側に導入される。いくつかの実施形態では、ヘリウムの圧力が大気圧以下であってよいことが意図される。

説明したように、ケーシング５０の内側５２から外側５４に通路が形成されるので、貫通コネクタ１００がケーシング５０に緩く接続されるとき、凹部２７０によって、ケーシング５０の中および外へのガスの通過が可能になる。いくつかの実施形態では、凹部２７０は、コネクタ部２６０の代わりに、ナット３５０上に規定できることが意図される。他の実施形態では、凹部２７０は、ナット３５０とコネクタ部２６０の両方に規定することができる。

次いで、ステップ４３０において、貫通コネクタ１００が締められる。貫通コネクタ１００は、ナット３５０をコネクタ部２６０にねじ込むことによって締められる。いくつかの実施形態では、ナット３５０は、気体除去供給デバイスによってねじ込まれる。ナット３５０をねじ込むことによって、最終的に、ガスケット３００の弾性圧縮、および、ナット３５０のケーシング係合面３７４の前面カバー５５の外側５４へと係合がもたらされる。ガスケット３００が十分に弾性圧縮されると、ガスケット３００が気密封止を実現し、したがって、ケーシング５０の内側にヘリウムを封止する。本実施形態では、ガスケット３００は、少なくとも、肩面２２２が前面カバー５５の内側５２に対して当接するようにナット３５０がねじ込まれると、十分に圧縮される。本実施形態では、貫通コネクタ１００の肩高２２４は、ガスケット３００がその未圧縮の軸方向高さ３０４の１７％まで圧縮できるように、ガスケット３００の未圧縮の軸方向高さ３０４の８３％である。他の実施形態では、貫通コネクタ１００の肩高２２４は、貫通コネクタ１００が締められると、肩面２２２が前面カバー５５の内側５２に対して当接する前に、ガスケット３００がその未圧縮の軸方向高さ３０４の１７％未満に弾性圧縮するように、ガスケット３００の未圧縮の軸方向高さ３０４の８３％より高くてよい。この特徴によって、ガスケット３００が過剰に圧縮されず、貫通コネクタ１００に加わる不要な負荷がないことが確実になる。いくつかの実施形態では、肩高２２４がガスケット３００の未圧縮の軸方向高さ３０４の７５％より高くてよいことが意図される。そのような実施形態では、締める際に、ガスケット３００は、その未圧縮の軸方向高さ３０４の２５％未満だけ弾性圧縮することになる。また、いくつかの実施形態では、肩２２０を省略してよいことが意図される。そのような実施形態では、ガスケット３００の圧縮の正しい量は、ナット３５０が締められるときのナット３５０に加えられるトルクを測定することによって決定することができる。いくつかの実施形態では、ガスケット３００は、その未圧縮の軸方向高さ３０４の１０～２５％だけ弾性圧縮できることが意図される。本実施形態では、記載したようにＸリングシール３００を弾性圧縮することによって、１ｘ１０^－６ａｔｍ－ｃｃ／ｓより下のヘリウムの封止が可能になる。ナット３５０が一度締められると、気体除去供給デバイスを取り除くことができる。

本技術の上記で述べた実施形態に対する変更および改善が、当業者に明らかになる可能性がある。上記の記載は、限定的ではなくむしろ例示的であることが意図される。本技術の範囲は、したがって、添付される請求項の範囲だけによって限定されることが意図される。

１０バッテリーパック
１２セル
１４ケーブル
１６内部回路基板
１８外部電気回路基板
２０パワーポスト
２２導体
２４内部ガスケット
２６接続部
２８外部ガスケット
３０ナット
３２バスバー
３４火工デバイス
５０気密ケーシング
５２内側
５４外側
５５前面カバー
５６ケーシング開口
５７ケーシング開口
６２ネジ式留め具
１００貫通コネクタ
１１０本体
１２０フランジ
１２２係合面
１３０電気コネクタ、気密電気コネクタ
１３１側面
１３２側面
１４０隔壁
１４１区画側
１４２区画側
１４５スルーホール
１４６コネクタピン
１４７自由端
１４８自由端
１５１ピン高
１５３ピン高
１８０本体部
１８２上側壁
１８５左側壁
１９２右側壁
１９５下側壁
１９８側壁高
２００側面空洞
２０１エポキシ
２０２内部
２０５リブ
２１０円形突起
２２０肩
２２２肩面
２２４肩高
２５０本体部
２５２多角形フランジ
２５４側壁
２５５側壁高
２５５内壁面
２５６外壁面
２５８側面空洞
２５９雄ネジ
２６０コネクタ部
２７０凹部
２７２案内突起
２７４円形突起
２７６先細穿孔
３００ガスケット、Ｘリングシール
３０２凹部
３０４軸方向高さ
３５０ナット、コネクタ部
３６０本体
３６２雌ネジ
３７０フランジ
３７２端部
３７４後部ケーシング係合面

Claims

気密ケーシングを有するバッテリーパック用の貫通コネクタであって、
本体であって、
第１および第２の側を有する気密電気コネクタ、
第１のコネクタ部を規定し、前記気密電気コネクタの前記第１の側と同じ側にある第１の本体部、
前記第１の本体部の反対側にあり、前記気密電気コネクタの前記第２の側と同じ側にある第２の本体部、および
前記第２の本体部に接続され、前記第２の本体部から径方向に離れて突き出しており、かつ係合面を有するフランジ、
を含む、本体と、
前記第１のコネクタ部を介して前記本体に選択的に接続される第２のコネクタ部であって、前記第１の本体部および前記第２のコネクタ部のうちの少なくとも１つが、前記ケーシングの中へおよび前記ケーシングからのガス交換を可能にするための少なくとも１つの凹部を規定する、第２のコネクタ部と、
前記フランジの前記係合面に当接するガスケットであって、前記第２のコネクタ部を前記第１のコネクタ部に接続し、前記ガスケットを前記ケーシングに対して前記フランジで弾性圧縮することによって、前記貫通コネクタと前記ケーシングとの間に気密封止を実現するように構成され、前記フランジの前記第１の本体部と同じ側にある、ガスケットと、
を備える、貫通コネクタ。
前記第１のコネクタ部が雄ネジを有し、
前記第２のコネクタ部が前記雄ネジと相補型の雌ネジを有し、
前記第２のコネクタ部が前記第１のコネクタ部にねじ込まれ、前記ガスケットが前記ケーシングに対して前記フランジによって弾性圧縮されると、前記ガスケットが前記フランジの前記係合面に当接し、前記貫通コネクタを前記ケーシングに気密封止する、請求項１に記載の貫通コネクタ。
前記気密電気コネクタが、
前記本体に接続されており、かつ複数のスルーホールを規定する隔壁であって、前記第１の本体部と同じ側にある第１の側、および前記第２の本体部と同じ側にある第２の側を有する隔壁と、
前記複数のスルーホールを通過し、かつ前記隔壁の前記第１および第２の側から離れるように突き出る複数のコネクタピンと、
を含む、請求項１に記載の貫通コネクタ。
前記第１の本体部が、前記隔壁から突き出る少なくとも１つの第１の側壁を有し、前記少なくとも１つの第１の側壁が、前記隔壁の前記第１の側に配設される第１の空洞を規定し、
前記複数のコネクタピンが前記第１の空洞中に延びる、請求項３に記載の貫通コネクタ。
前記少なくとも１つの第１の側壁が第１の高さを有し、
前記複数のコネクタピンのうちの各コネクタピンが、前記第１の空洞中に配設される前記コネクタピンの第１の自由端と、前記隔壁の前記第１の側と、の間に規定される第１のピン高さを有し、前記第１の高さが前記第１のピン高さより高い、請求項４に記載の貫通コネクタ。
前記第２の本体部が、前記隔壁から突き出る少なくとも１つの第２の側壁を有し、前記少なくとも１つの第２の側壁が、前記隔壁の前記第２の側に配設される第２の空洞を規定し、
前記複数のコネクタピンが前記第２の空洞中に延びる、請求項５に記載の貫通コネクタ。
前記少なくとも１つの第２の側壁が第２の高さを有し、
前記複数のコネクタピンのうちの各コネクタピンが、前記第１の自由端の反対側の第２の自由端と、前記第２の空洞中に配設されかつ前記隔壁の前記第２の側にある前記第２の自由端と、の間に規定される第２のピン高さを有し、前記第２の高さが前記第２のピン高さより低い、請求項６に記載の貫通コネクタ。
前記第２の空洞が、前記複数のコネクタピンを前記本体に接着し、かつ前記複数のコネクタピンと前記複数のスルーホールとの間の空間を気密封止するために、接着剤で少なくとも部分的に満たされる、請求項６に記載の貫通コネクタ。
前記本体、前記第２のコネクタ部、および前記ガスケットが、電気絶縁材料でできている、請求項１に記載の貫通コネクタ。
前記本体が射出成型された高分子材料から形成され、前記フランジが前記係合面上に合わせ目がない、請求項１に記載の貫通コネクタ。
前記ガスケットがＸリングシールである、請求項１に記載の貫通コネクタ。
前記第２のコネクタ部が前記第１のコネクタ部に接続され、かつ前記ガスケットが前記貫通コネクタを前記ケーシングに気密封止するとき、前記ガスケットが１０～２５％だけ弾性圧縮される、請求項１に記載の貫通コネクタ。
前記第２の本体部が、前記ケーシングに当接するための肩面を有する径方向に延びる肩を規定し、
前記フランジが前記肩から径方向に延び、
前記フランジの前記係合面と前記肩面との間の軸方向距離が、前記ガスケットの未圧縮の軸方向寸法の７５％より長い、請求項１に記載の貫通コネクタ。
前記フランジの前記係合面と前記肩面との間の前記軸方向距離が、前記ガスケットの前記未圧縮の軸方向寸法の８３％以上である、請求項１３に記載の貫通コネクタ。
前記第１の本体部が、前記貫通コネクタを受け入れるように構成された前記バッテリーパックの前記ケーシング中に規定される開口中への挿入のために構成される、径方向に延びる多角形フランジを有する、請求項１に記載の貫通コネクタ。
前記多角形フランジが八角形の形状を有する、請求項１５に記載の貫通コネクタ。
前記第１の本体部が、少なくとも１つのネジ式留め具を受け入れるように構成される少なくとも１つの穿孔を規定する、請求項１に記載の貫通コネクタ。
前記第１の本体部が、前記隔壁から離れて延びる少なくとも１つの案内突起を有し、前記少なくとも１つの案内突起は、電子回路基板を前記複数のコネクタピンと動作可能に接続するために位置決めするように構成され、前記電子回路基板は、前記少なくとも１つの穿孔を介して前記第１の本体部に前記少なくとも１つのネジ式留め具によって接続するように構成される、請求項１７に記載の貫通コネクタ。
前記少なくとも１つの凹部を規定する前記第１の本体部および前記第２のコネクタ部のうちの少なくとも一方が、前記第１の本体部である、請求項１に記載の貫通コネクタ。
前記少なくとも１つの凹部が前記第１の本体部の径方向外側面によって少なくとも部分的に規定される、請求項１９に記載の貫通コネクタ。
前記少なくとも１つの凹部が第１の凹部および第２の凹部を含む、請求項１９に記載の貫通コネクタ。
ケーシングと、
アノードおよびカソードを有し、前記ケーシングの内側に配設される、少なくとも１つのセルと、
前記ケーシングに接続されかつ前記ケーシングを通して延びる、請求項１から２１のいずれか一項に記載の貫通コネクタと、
前記ケーシングの内側の、前記少なくとも１つのセルと前記貫通コネクタとの間に電気的に接続される少なくとも１本のケーブルと、
を備える、バッテリーパック。
バッテリーパック用の気密封止可能ケーシングに少なくとも１つのガスを導入するための方法であって、
前記ケーシングに固定されかつ前記ケーシングを通って延びる貫通コネクタを緩めるステップであって、前記貫通コネクタが、前記貫通コネクタのフランジと前記ケーシングの内面との間に配設されるガスケットを有し、前記貫通コネクタが挿入される前記ケーシングの開口を前記ガスケットが囲み、前記貫通コネクタを緩めることが、前記ガスケットと前記ケーシングの前記内面との間のガスの通過を可能にする、ステップと、
前記貫通コネクタを緩めるステップの後に、前記貫通コネクタによって規定されかつ前記ケーシングの外側に配設される凹部を介して、前記ケーシング中に含まれるガスを除去するステップであって、除去される前記ガスが、前記ケーシングから前記ガスケットを超えて前記凹部を通って順次流れる、ステップと、
前記ケーシング中に含まれるガスを除去するステップの後に、前記少なくとも１つのガスを前記ケーシングの中に前記凹部を介して導入するステップであって、導入される前記少なくとも１つのガスが、前記凹部を通り、前記ガスケットを超えて、前記ケーシングの中へ順次流れる、ステップと、
前記少なくとも１つのガスを導入するステップの後に、前記貫通コネクタを締めて、前記フランジと前記ケーシングの前記内面との間の前記ガスケットを弾性的に圧縮し、前記ケーシング中の前記開口を通じかつ前記貫通コネクタ中の前記凹部を通じるガスの通過を防止する、気密封止を形成するステップと、
を含む、方法。
前記少なくとも１つのガスが不活性ガスである、請求項２３に記載の方法。